[发明专利]一种耐候钢锈层稳定化处理液

说明书

技术领域

本发明属于钢铁防腐技术领域，特别涉及一种耐候钢锈层稳定化处理液。

背景技术

与碳钢相比，耐候钢在大气中能形成致密和粘附性良好的稳定锈层，阻碍腐蚀性介质的渗入，因而具有更好的耐腐蚀性能。然而，在自然环境中要完成锈层的稳定化一般需要数年时间，在形成稳定化锈层之前，腐蚀速率较高，常常出现锈液流挂与飞散的现象，并污染周围环境。欧美、日本等发达国家的耐候钢使用广泛，国内除铁路车辆的用量稍大，其它行业尚未进入规模化应用阶段。

为了推动耐候钢裸钢的使用，日本的技术工作者率先进行了耐候钢锈层的稳定化技术研究，较成熟的锈层稳定化处理技术有：(1)日本磷化处理公司开发的耐候涂层法；(2)日本川崎制铁公司的RS涂层；(3)日本NKK公司的CUPTEN涂层等。

目前国内在耐候钢表面锈层稳定化处理方面开展了一些工作，但尚未开发出成熟的广泛应用于耐候钢构件表面锈层稳定化处理的技术。专利一(申请号201210497491.6)公开了一种耐候钢表面预处理的方法，将重量百分比为0.6％NaCl、0.9％FeSO₄、0.6％CuSO₄和0.9％NaHSO₃与水混合搅拌均匀得到耐候钢的表面处理剂，喷涂在耐候钢表面，溶液中的化学物质与钢基体发生反应，形成一层均匀、致密的保护性锈层。

专利二(申请号：201310399076.1)公开了一种耐候钢表面锈层稳定化涂料，其组成为：聚乙烯醇缩丁醛树脂、硫酸铬、阻锈剂、铁红、硫酸钡，余量溶剂为无水乙醇，采用刷涂方式，提高耐候钢的耐蚀性和改善锈液流挂现象。其涂料使用了有机树脂和乙醇等。

专利三(申请号201510405888.1)公开了一种耐候钢快速稳定化方法，采用喷丸+高温氧化处理的方法，在耐候钢表面形成锈层，促进稳定锈层的形成。该方法需要热处理设备及进行加热处理。

论文“耐候钢表面锈层稳定化处理用新型涂层研究”(刘丽宏，李明，李晓刚等，金属学报，2004年第40卷第11期)给出了一种由磷化膜、树脂及硅溶胶组成的复合型耐候钢表面锈层稳定化处理涂层，该涂层能够防止锈液流挂并促进保护性锈层生成。该技术先将耐候钢在Zn-Ca系磷化液中进行涂膜前处理，在此基础上涂覆B-Si有机无机复合膜，并在120℃左右固化成膜。这种处理技术工序繁琐且涂膜需高温固化，不符合使用耐候钢降低成本的初衷。

实用化的耐候钢表面处理方法可促进耐候钢在国内的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种工艺简单，适合现场使用的耐候钢锈层稳定化处理液，该处理液可采用浸泡或喷淋方式对耐候钢进行表面处理。

现有研究中，为解决耐候钢裸露使用时早期锈液流挂与飞散问题，促进稳定锈层尽快形成，普遍采用氧化铁-磷酸盐系或树脂溶剂处理耐候钢，但上述体系在环境腐蚀严重的地区，还需要涂刷面漆，成本和处理效果皆达不到预期的要求。

为此，本发明在现有磷酸盐处理体系的基础上，通过在磷酸和磷酸二氢盐的组合，实现了致密、稳定、更具保护性的耐候钢锈层的制备；另外，本发明中还添加相应的成膜促进剂和辅助助剂，进一步地提高耐候钢的稳定化处理效率。

为实现上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种耐候钢锈层稳定化处理液，每升水中含有的原料组成如下：磷酸54-90克、磷酸二氢锌15-30克，硝酸盐3-8克，硫酸锰3-8克，钼酸盐3-6克，表面活性剂1-3克。以下含量均指每升水中含有的量。

本发明中，磷酸和磷酸二氢锌为主要的成膜物质，最终在耐候钢表面形成以磷酸盐和磷酸氢盐为主的薄膜，其中，磷酸的加入一为磷酸盐成膜提供必需的磷酸根离子，二为处理液提供必要的H⁺离子，抑制磷酸氢盐的分解，促进磷酸氢盐为主的薄膜的形成，同时使处理液具有合适的PH值。

更具体地，当磷酸的含量低于54克时，磷酸盐含量过低，膜层结构疏松，不利于磷酸氢盐为主薄膜的形成。当磷酸的含量高于90克，处理液PH过低，成膜粗大，成膜速率下降。本发明已确认了下述结果：当磷酸二氢锌含量为15-30克时，磷酸的含量在54克以上且90克以下的范围时，制备的薄膜的耐腐蚀性较优、成膜速度较快。

硝酸盐的去极化作用强烈，是成膜反应的促进剂，其作用机理是：(1)使反应过程中产生的氢原子氧化成水，(2)使反应过程中生成的Fe²⁺氧化成Fe³⁺。从而促进反应的进行及使处理液中保持较稳定的铁离子含量；